[发明专利]聚合物木复合材料及其制法

说明书

发明领域

本发明涉及一种聚合物木复合材料，它包含聚合物组分、发泡剂和木粉。优选的是，该聚合物木复合材料的生产不需要任何预处理或造粒，而是挤出成形，例如建筑型材或家具组件(例如门组件、窗组件、装饰组件、住宅围护板)。

背景技术

木材和金属是制造建筑物和家具的常用材料。然而，这些材料每一种都各有其长处和短处，因此近年来，在建筑和制造业中开发出这类材料的几种代用材料。例如已开发出多种类型复合材料，与木材和金属配合使用或作为代用材料(例如聚氯乙烯木复合材料、聚丙烯(PP)木复合材料和微孔聚苯乙烯(PS))。

例如美国专利5,406,768(“Giuseppe等人”)公开一种高级聚合物和木纤维复合材料结构组件。正如Giuseppe等人所述，“存在着对可由聚合物和木纤维复合材料制造的改良结构件的大量需要”。美国专利5,406,768，栏2行19～21，Giuseppe等人，试图通过提供一种组合物满足这一需要，该组合物包含50～70wt％聚氯乙烯材料和30～50wt％木纤维材料。见同前栏3行37～56。Giuseppe等人的结构件由此种材料制成，并且它们具有中空断面形状，带有刚性外壁、至少一个内部结构腹板和至少一个内连接腹板。见同前栏2行66～栏3行5。根据Giuseppe等人，“该结构件一般采用挤出或注塑方法成形，以便能替代现有窗门制造的结构或修饰组件”。同前栏3行65～68。

美国专利6,054,207(“Finley”)公开一种发泡热塑性聚合物与木纤维型材及组件。具体地说，Finley公开一种包含发泡复合材料的热塑性泡沫塑料的组件，该材料包含热塑性聚合物和木纤维。美国专利6,054,207栏2行39～41。Finley继续公开道，优选的木纤维包括软木材的锯和磨削加工的木材副产品或产品，有用的热塑性聚合物包括缩合聚合物和乙烯基聚合物，而有用的发泡剂包括“化学发泡剂如有机或无机碳酸氢盐或草酸盐(oxylates)、偶氮化合物、氢氧化物和硝酸铵(aminenitrates)”，同前栏8行55～57；亦参见栏2行50～54、62～65。按照Finley，一种包含在内部发泡热塑性塑料上的外覆盖层的型材“结构牢固、热稳定、抗收缩并且将能接受和握持结构件如U形钉、钉子和螺钉之类的插入，牢固地握持并对整个单元很少或没有损伤”，同前见摘要。

虽然包括木纤维和聚合物的复合材料在本领域是公知的，但目前需要生产一种可用于建筑和制造业操作的具有改良性能的聚合物木复合材料。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种聚合物木复合材料，其物理性能与天然木材相比不相上下或更好，尤其是在硬度、吸水和厚度溶胀性能方面。另外，此种聚合物木复合材料优选地具有木表面外观和木质感。

本发明另一个目的是提供一种生产此种聚合物木复合材料的方法，包括这样的方法：生产可挤塑混合物，随后该混合物被挤出成形为复合材料，优选地不对木粉进行任何预干燥或预处理或者造粒。

本发明进一步的目的是提供一种包含此种聚合物木复合材料的建筑组件或家具组件，其中建筑组件或家具组件可以是可用于室内或室外底座的内用或外用材料或组件。例如此类建筑组件或家具组件中的某些包括门组件、窗组件、装饰组件、围栏组件等。

本发明的这些和其它目的(从下面详细描述将更清楚)是这样获得的：提供一种聚合物木复合材料，它包含聚合物组分、木粉、偶联剂、热稳定剂组分、增塑剂、发泡剂和颜料。优选的是，聚合物组分包括聚氯乙烯树脂，选自比浓对数粘度介于约0.65～0.94的聚氯乙烯均聚物、比浓对数粘度介于约0.65～0.94的聚氯乙烯共聚物、比浓对数粘度介于约0.65～0.94的聚氯乙烯三元共聚物和比浓对数粘度介于约0.65～0.94的聚氯乙烯聚合物的混合物。优选的是，木粉包括选自以下的材料：尺寸介于40目～140目的硬木粉、尺寸介于40目～140目的软木粉以及尺寸介于40目～140目的硬与软木粉的组合。偶联剂优选包括氨基硅烷、巯基硅烷或链烷醇胺，并且热稳定剂组分优选地包括液态硫醇化物。优选的是，增塑剂包括邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、苯甲酸酯、偏苯三酸酯、季戊四醇、己二酸酯、壬二酸酯、戊二酸酯或癸二酸酯，而颜料优选地包括天然色二氧化钛。另外，发泡剂优选地包括放热发泡剂、吸热发泡剂或者放热与吸热发泡剂的混合物。